Kontinuerlig, præcist reguleret tilførsel af næringsstoffer i en bioreaktor
En bioreaktor skal levere et så højt produktudbytte som muligt. Det kræver præcis regulering af alle vigtige parametre som næringsstofkoncentration, temperatur eller iltindhold for at understøtte fermenteringen optimalt. Se, hvordan der kan etableres sikre, reproducerbare processer i fermentorer ved hjælp af skræddersyede ventil- og sensorløsninger.
Udfordringerne i fermenteringsprocessen
Under fermeringsprocessen tilføres der løbende substrater til bioreaktoren og slutproduktet udtages kontinuerligt. En lukket reguleringskreds sikrer, at de parametre, der skal reguleres, altid svarer så præcist som muligt til de fastsatte nominelle værdier. Men her er der flere problemer, der løses:
prøvetagning
gasudledning
Tilførsel af næringsstoffer
Cellehøst
PLC
Biologisk materiale
35 °C-37 °C (optimal væksttemperatur)
Biokatalysatorer (celler eller enzymer)
Produkter
næringsstofopløsning
flowregulering
Gastilførsel: I fermenteringsprocessen anvendes fire gasarter: ilt O₂, kvælstof N₂, kuldioxid CO₂ og luft. De skal reguleres nøje for at opnå optimal produktvækst.
Udfordringer og problemer i konventionelle løsninger
Kultursystemet i gæringstanken kræver kontinuerlig fodring af cellerne. Den biokemiske proces reagerer meget følsomt på forandrede parametre. Der må derfor aldrig tilføres for lidt eller for meget næringsopløsning. Hvis processen forstyrres, bliver alle de tilsatte stoffer ubrugelige, og det medfører unødvendige omkostninger og forsinkelser. Til regulering af processen anvendes der ofte membranventiler, som dog ikke har optimale reguleringsevner.
A: tilførsel af for lille mængde næringsstoffer; B: tilførsel af korrekt mængde næringsstoffer; C: tilførsel af for stor mængde næringsstoffer
For at sikre en pålidelig fermenteringsproces er det vigtigt, at produktions- og rengøringscyklusserne er adskilt fra hinanden. Kontaminering med fremmede bakterier eller CIP-medier ville gøre hele batchen af det fermenterede produkt ubrugelig. For at undgå unødvendigt høje omkostninger anvendes der i traditionelle anlæg ofte Coriolis-måleapparater til flowkontrol, men de er tunge og uhåndterlige og er forbundet med høje pumpeomkostninger.
Flowmålere, temperatursensorer, reguleringsventiler og andre komponenter er ofte placeret svært tilgængelige steder i et anlæg eller en maskine. Enhederne er som oftest også store og tunge – en konventionel flowmåler og en tilsvarende ventil kan hurtigt veje 18 til 20 kg tilsammen. Disse faktorer vanskeliggør både montage og senere vedligeholdelse af anlægget.
En konstant overvågning af den korrekte glukose-tilførsel skal sikre produktionsprocesserne og anlæggets tilgængelighed – med mindst mulig arbejdsindsats fra medarbejdernes side. Samtidig sikres det på den måde, at de mange gældende regler og forskrifter til fuldstændig dokumentation af måleparametrene, som er krævet i farmaindustrien for at opnå entydig sporbarhed, overholdes. Ikke alle procesreguleringer opfylder disse mange krav.
Sikker, hurtig og automatiseret regulering af bioreaktorer med skræddersyede systemer
Forudsætningen for at leverer slutprodukter af høj kvalitet er, at dine produktionsprocesser er effektive og sikre, og det forudsætter at alle reguleringskredse skal fungere korrekt. Ventildimensionering og udformning af reguleringskredse er ofte en kompleks og tidskrævende opgave. Start med at få overblik over, hvilken ventilløsning der kan komme på tale til den pågældende fermeringsproces, med vores værktøj til ventilkonstruktion. Derefter giver vi gerne personlig rådgivning, hvor vi kan vise dig perfekt udvalgte og dimensionerede produkter.
Som alternativ kan vi tilbyde komplette systemløsninger, der reducerer dit arbejde i engineering- og produktionsprocesserne – gerne med automatisering. Kontakt os og få indsigt i mulighederne!
gastilførsel
flowregulering
prøvetagning
gasudledning
PLC
bælgventil inklusive ELEMENT-positioner
FLOWave type 8098
næringsstofopløsning
Fordelene ved Bürkert-systemløsningen:
I modsætning til traditionelle løsninger omfatter Bürkert-løsningen en lokal reguleringskreds, der sørger for en dataudveksling mellem flowmåleren FLOWave og bælgventilen. Ventilen regulerer mængden af næringsstofopløsning, der skal tilføres, på basis af informationerne fra FLOWave. Den tilsluttede plc overvåger ikke kun processen, men afstemmer også de tilførte mængder med gæringstankens faktiske behov, der beregnes på basis af forskellige måleværdier. Konventionel løsning: Bürkert-løsning:
De kompakte Bürkert-komponenter giver pladsbesparende og fleksible maskinkoncepter. For at være rustet til udfordringerne nu og i fremtiden integrerer Bürkert naturligvis også mulighed for digital kommunikation, f.eks. til high-level-feltbusser eller IO-link, i alle sine stillingsregulatorer. På den måde kan komponenterne integreres direkte i styringssystemerne, og det minimerer på mange måder anlæggenes kompleksitet.
Konventionel løsning: Bürkert-løsning:
Konventionel løsning: DN1/2”: 460 x 177 x 75 mm; Ventil DN 1/2”: 242 x 327 x 147 mm Bürkert-løsning: FLOWave (DN 1/2”): (50+92) x 250 x 158 mm; Bürkert-ventil (DN 1/2”): 65 x (157+38) x 110 mm
Styringsløsninger til procesregulering fra Bürkert er altid tilpasset de specifikke krav, eksempelvis i fermenteringsprocessen. Enten som nøje udvalgte og dimensionerede enkeltprodukter eller som komplette reguleringskredse, der reducerer arbejdsmængden i engineering- og produktionsprocesserne. Den type systemløsninger kan normalt reducere de samlede omkostninger betydeligt sammenlignet med køb af single komponenter.
Det er ofte tidskrævende at idriftsætte reguleringskredse, men med Bürkerts løsninger er der flere muligheder for at gøre det hurtigere: Autotune-funktionen, der er integreret som standard i de fleste stillingsregulatorer fra Bürkert, sikrer, at regulatorerne automatisk tilpasser sig til forholdene i anlægget bare ved tryk på en knap. Den lavere vægt og den kompakte konstruktion af Bürkert-komponenterne er også med til at gøre dem hurtigere at montere – selv på svært tilgængelige steder.
Konventionel løsning: Bürkert-løsning:
Mindre pladskrævende og lavere vægt
I de traditionelle løsninger vejer de to komponenter, der sikrer en reguleret tilførsel af næringsstofopløsning til bioreaktoren, tilsammen ca. 18,5 kg, når løsningen er baseret på en indvendig diameter på DN ½”. Den samlede vægt i Bürkert-løsninger med samme DN er kun 4,4 kg. Med den lokale reguleringskreds fra Bürkert kan vægten altså reduceres med ca. 14 kg. Løsningen er desuden ikke ret pladskrævende, og det giver mere fleksible anlægskoncepter, kortere montagetid og lavere maskinomkostninger.
Bürkert resistApp hjælper dig med at finde kompatible materialer og giver dig adgang til informationer om elastomere, kunststoffer og metallers kemiske bestandighed for en lang række gasformige og flydende medier.
